python 生成器：生成器基础生成器函数

Posted 2020-12-06 秋华

前言

实现相同功能，但却符合 Python 习惯的方式是，用生成器函数代替SentenceIterator 类。
示例 14-5　sentence_gen.py：使用生成器函数实现 Sentence 类

import re
import reprlib

RE_WORD = re.compile(‘w+‘)

class Sentence:

    def __init__(self, text):
        self.text = text
        self.words = RE_WORD.findall(text)

    def __repr__(self):
        return ‘Sentence(%s)‘ % reprlib.repr(self.text)

    def __iter__(self):
        for word in self.words:  ?
            yield word  ?
        return  ?
# 完成！ ?

? 迭代 self.words。
? 产出当前的 word。
? 这个 return 语句不是必要的；这个函数可以直接“落空”，自动返回。不管有没有 return 语句，生成器函数都不会抛出 StopIteration异常，而是在生成完全部值之后会直接退出。
? 不用再单独定义一个迭代器类！

在示例 14-4 定义的 Sentence 类中，__iter__ 方法调用SentenceIterator 类的构造方法创建一个迭代器并将其返回。
而在示例 14-5 中，迭代器其实是生成器对象，每次调用 __iter__ 方法都会自动创建，因为这里的 __iter__ 方法是生成器函数。

生成器函数的工作原理

只要 Python 函数的定义体中有 yield 关键字，该函数就是生成器函数。
调用生成器函数时，会返回一个生成器对象。也就是说，生成器函数是生成器工厂。

简单的生成器函数

>>> def gen_123():  # ?
...     yield 1  # ?
...     yield 2
...     yield 3
...
>>> gen_123  # doctest: +ELLIPSIS
<function gen_123 at 0x...>  # ?
>>> gen_123()   # doctest: +ELLIPSIS
<generator object gen_123 at 0x...>  # ?
>>> for i in gen_123():  # ?
...     print(i)
1
2
3
>>> g = gen_123()  # ?
>>> next(g)  # ?
1
>>> next(g)
2
>>> next(g)
3
>>> next(g)  # ?
Traceback (most recent call last):
  ...
StopIteration

? 只要 Python 函数中包含关键字 yield，该函数就是生成器函数。
? 生成器函数的定义体中通常都有循环，不过这不是必要条件；这里我重复使用 3 次 yield。
? 仔细看，gen_123 是函数对象。
? 但是调用时，gen_123() 返回一个生成器对象。
? 生成器是迭代器，会生成传给 yield 关键字的表达式的值。
? 为了仔细检查，我们把生成器对象赋值给 g。
? 因为 g 是迭代器，所以调用 next(g) 会获取 yield 生成的下一个元素。
? 生成器函数的定义体执行完毕后，生成器对象会抛出StopIteration 异常。

生成器函数会创建一个生成器对象，包装生成器函数的定义体。

把生成器传给 next(...) 函数时，生成器函数会向前，执行函数定义体中的下一个 yield 语句，返回产出的值，并在函数定义体的当前位置暂停。

最终，函数的定义体返回时，外层的生成器对象会抛出StopIteration 异常——这一点与迭代器协议一致。

示例 14-6 使用 for 循环更清楚地说明了生成器函数定义体的执行过程。

>>> def gen_AB():  # ?
...     print(‘start‘)
...     yield ‘A‘       # ?
...     print(‘continue‘)
...     yield ‘B‘       # ?
...     print(‘end.‘)   # ?
...
>>> for c in gen_AB():  # ?
...     print(‘-->‘, c)  # ?
...
start  ?
--> A  ?
continue ?
--> B  ?
end.   ?
>>> ?

? 定义生成器函数的方式与普通的函数无异，只不过要使用 yield 关键字。

? 在 for 循环中第一次隐式调用 next() 函数时（序号?），会打印‘start‘，然后停在第一个 yield 语句，生成值 ‘A‘。
? 在 for 循环中第二次隐式调用 next() 函数时，会打印‘continue‘，然后停在第二个 yield 语句，生成值 ‘B‘。
? 第三次调用 next() 函数时，会打印 ‘end.‘，然后到达函数定义体的末尾，导致生成器对象抛出 StopIteration 异常。
? 迭代时，for 机制的作用与 g = iter(gen_AB()) 一样，用于获取生成器对象，然后每次迭代时调用 next(g)。
? 循环块打印 --> 和 next(g) 返回的值。但是，生成器函数中的print 函数输出结果之后才会看到这个输出。
? ‘start‘ 是生成器函数定义体中 print(‘start‘) 输出的结果。
? 生成器函数定义体中的 yield ‘A‘ 语句会生成值 A，提供给 for 循环使用，而 A 会赋值给变量 c，最终输出 --> A。
? 第二次调用 next(g)，继续迭代，生成器函数定义体中的代码由yield ‘A‘ 前进到 yield ‘B‘。文本 continue 是由生成器函数定义体中的第二个 print 函数输出的。
? yield ‘B‘ 语句生成值 B，提供给 for 循环使用，而 B 会赋值给变量 c，所以循环打印出 --> B。
? 第三次调用 next(it)，继续迭代，前进到生成器函数的末尾。文本end. 是由生成器函数定义体中的第三个 print 函数输出的。
到达生成器函数定义体的末尾时，生成器对象抛出 StopIteration 异常。for机制会捕获异常，因此循环终止时没有报错。
? 现在，希望你已经知道示例 14-5 中 Sentence.__iter__ 方法的作用了：__iter__ 方法（指代 Sentence.__iter__ 方法）是生成器函数，调用时会构建一个实现了迭代器
接口的生成器对象，因此不用再定义 SentenceIterator 类了。